Stáhnout prezentaci
Prezentace se nahrává, počkejte prosím
ZveřejnilKristián Kolář
1
Přeladitelné lasery, optické parametrické generátory a ramanovské lasery
Laserové systémy
2
Přeladitelné lasery, optické parametrické generátory a ramanovské lasery
I. Klasické lasery-“monochromatické“ Nd:YAG, rubín, He-Ne atd. Lze přelaďovat pouze diskrétně mezi jednotlivými přechody a generovat nové vlnové délky metodami nelineární optiky. Př: Generace v Nd:YAG na vlnových délkách 1.06um, um, 1.44 um… Generace vyšších harmonických frekvencí.:0.532 um, um… II. Přeladitelné pevnolátkové lasery: Ti:safír, Alexandrit, forsterit… - vibrační hladiny, lze přelaďovat spojitě v širokém rozsahu. III. Optické parametrické generátory. Založeny na třívlnové interakci světelných vln v nelineárním prostředí. Dochází k výměně energie mezi čerpací, signálovou a jalovou vlnou. Spojitě přeladitelné v širokém rozsahu. IV. Ramanovské lasery - využívají stimulovaného Ramanova rozptylu v plynných a pevných látkách. Diskrétní ladění.
3
Vlnové délky nejpoužívanějších laserů
5
I. Klasické lasery-“monochromatické“ Nd:YAG, rubín, He-Ne atd.
Lze přelaďovat pouze diskrétně mezi jednotlivými přechody a generovat nové vlnové délky metodami nelineární optiky. Př: Generace v Nd:YAG na vlnových délkách 1.06um, um, 1.44 um… Generace vyšších harmonických frekvencí.:0.532 um, um…
6
Přelaďování Nd:YAG laseru
7
Vlnové délky generované Nd:YAG laserem
8
Metody přelaďování vlnové délky
Dichroickými zrcadly (diskrétní ladění, potlačení jiných vlnových délek) Disperzními hranoly v rezonátoru Mřížkami v rezonátoru (uzší spektrum) Dvojlomými etalony
9
Dvoufrekvenční Nd:YAG Laser
10
Přelaďování disperzním hranolem
11
Dual wavelength generation of a diode pumped Nd:GdVO4 laser at 1063 and 1066 nm
Václav Kubeček*, Michal Drahokoupil, Petr Zátorský, Miroslav Čech and Petr Hiršl Czech Technical University, Faculty of Nuclear Sciences and Physical Engineering Brehova 7, Prague 1, Czech Republic SPIE Photonics Europe 08: Paper
12
Fluorescent spectra of Nd:GdVO4
Czeranowsky et.al. , Optics Communications 205 (2002)
13
Nd:GdVO4 lasing at different wavelengths from 1063nm
912 nm /456 nm Czeranowsky et.al. Opt. Communications 205 (2002) 1340 nm/670 nm Agnesi et al. Opt. Lett. 29, (2004) 56-58 – nm Chen et. al. Opt. Lett. 30, (2005) This work : 1063 nm and 1066 nm lasing of Nd:GdVO4 in a bounce geometry.
14
Experimental setup (grazing incidence geometry *)
M3 (R3= 30% or 88 % ) LD λ/2 waveplate WP POL M1 M2 Nd:GdVO4 M1 - flat rear mirror, M2 - folding mirror (concave 1-m radius of curvature), M3- flat and wedged output coupler with reflectivity of 30% or 88 %, LD – 100 W QCW laser diode array, AM – active medium slab, WP-wave plate, POL-polarizer * A.J. Alcock and J.E. Bernard, “Diode-pumped grazing incidence slab lasers,”IEEE J. Sel. Topics in QE, 3, 3-8 (1997)
15
Active medium and laser diode
Slab crystal: Nd:GdVO4 –1% Nd 16x4x2 mm FOCtek, China 4 mm 16 mm 14 mm 808 nm nm
16
Output characteristics of the dual frequency Nd:GdVO4 laser.
Rout = 30 %, tpump = 100 us, R out = 88 %, tpump = 150 us Efficiency : 38 %/15% Efficiency : 33 %/28%
17
Measured spectra of Nd:GdVO4 laser
Ocean Optics HR 2000 fiber spectrometer (resolution 1 nm)
18
DUAL wavelength laser WITHOUT POLARIZER
- TUNING BY M1 ONLY M3 (R3= 88%) LD WP M1 M2 AM 1063 nm, E out 4,6 mJ TEM00 1066 nm, Eout: 3.5 mJ TEM00/4,6 mJ TEM01 DUAL WAVELENGTH, Eout 4 mJ TEM01, (1,5 mJ 1063, 2.5 mJ 1066) Pump 99,9 A, 150 us, 50Hz
19
II. Přeladitelné pevnolátkové lasery: Ti:safír, Alexandrit, forsterit…
- vibrační hladiny, lze přelaďovat spojitě v širokém rozsahu.
20
II. Generace-Pevnolátkové vibrační přeladitelné lasery od r. 1984
21
Vibrační lasery - principy
Laditelnost je dosažena vazbou mezi stimulovanou emisí fotonu a emisí vibračního kvanta (fononu) Celková energie přechodu je fixní ale může být rozdělena mezi fotony a fonony spojitým způsobem Interakce mezi Coulomb polem laserového iontu, polem krystalové mříže a elektron-fononovou vazbou Zisk ve vibračních laserech závisí na přechodech nei vázanými vibračními a elektronovými stavy.
22
Parametry nejpoužívanějších krystalů přeladitelných laserů
23
Aktivní materiály
24
Nejvýznamnější představitel –Titan:safírový laser
26
Příklad pulzně buzeného Ti:Sa laseru
27
Charakteristiky pulzně buzeného Ti:Sa laseru
28
Příklad pulzně buzeného Ti:Sa laseru s uzší spektr. šířkou
29
Kontinuálně buzený Ti:Sa laser
30
Kompaktní Cr:YAG lasery- oblast kolem 1.5 um
31
Yterbiove lasery
32
Závěr PVL lasery lze přelaďovat od 600 nm do 4500 nm.
33
Optické parametrické generátory a ramanovské lasery
Laserové systémy
34
… III. Optické parametrické generátory. Založeny na třívlnové interakci světelných vln v nelineárním prostředí. Dochází k výměně energie mezi čerpací, signálovou a jalovou vlnou. Spojitě přeladitelné v širokém rozsahu.
36
Optická parametrická generace a zesilování
Nelineárně optický proces probíhající v nelineárním krystalu, kdy za určitých podmínek světelná vlna o kruhové frekvenci w(p) předá svoji energii dvěma vlnám o frekvencích w(s) a w(i). Musí platit w(p) = w(s) + w(i). (Zachování energie) k (p) = k(s) + k(i). (zachování impulsu ) Třívlnová interakce, je popsána složkou nelineární susceptibility c (2) Využívá optickou vlnu o nejkratší vlnové délce ke generaci dvou vln o vyšších vlnových délkách. První OPG – Giordmaine a Miller, 1965 Laser Maiman
37
Parametrické zesílení
38
Parametrická generace
39
Rezonátory OPG
40
Metody přelaďování vlnové délky
Natáčením krystalu Laděním teploty krystalu Jedná se o splnění podmínky fázového synchronismu
41
BBO OPO čerpaný harmonickými Nd laseru
42
Příklad pulzně buzeného OPO
43
Parametry OPG
44
Příklady: www.ekspla.com
OPG Příklady:
45
Závěr OPG lasery lze přelaďovat od 250 nm do 6000 nm.
46
IV. Ramanovské lasery - využívají stimulovaného Ramanova rozptylu v plynných a pevných látkách. Diskrétní ladění.
47
Ramanovské lasery Princip: Stimulovaný Ramanův rozptyl
dochází k nepružnému rozptylu čerpacích fotonů a část jejich energie je předána prostředí- např vibrační kmity molekul či elektronová excitace Princip: Stimulovaný Ramanův rozptyl Nelineárně optický jev 3. řádu Susceptibilita c (3) Generace diskrétních frekvencí sStokes, Ramanovský posuv, Stokesova frekvence, antistokesova frekv
48
Ramanovská prostředí dochází k nepružnému rozptylu fotonů a část jejich energie je předána prostředí- např vibrační kmity molekul či elektronová excitace Plyny Pevné látky (krystalické) Skla- optická vlákna
49
Schemata Raman. laserů
50
Plynné prostředí
51
H2 Raman Laser
52
Vláknový laser
53
Pevnolátkový Ramanovský laser
54
Zajímavá oblast je nyní v blízké IČ
Měření polucí, laserová medicína.
Podobné prezentace
© 2024 SlidePlayer.cz Inc.
All rights reserved.